A tensão superficial é uma propriedade física dos líquidos que se refere à força que atua na superfície do líquido e tende a reduzir a área superficial ao mínimo possível. Esta propriedade é o resultado das forças coesivas entre as moléculas do fluido.
Essa propriedade permite que alguns objetos flutuem na superfície de um líquido, como insetos aquáticos que podem caminhar sobre a água.
A tensão superficial também desempenha um papel importante em fenômenos como a capilaridade, ou seja, a capacidade de um líquido subir contra a gravidade através de um tubo estreito.
Como exemplo, a tensão superficial da água é uma das mais altas entre os líquidos comuns. O valor típico da tensão superficial da água a 20 graus Celsius é de aproximadamente 72 milinewtons por metro (mN/m) ou 72 dyn/cm.
Como funciona?
Em um líquido, as moléculas internas são cercadas e atraídas em todas as direções por outras moléculas adjacentes. No entanto, na superfície do líquido, as moléculas são apenas cercadas e atraídas para dentro e para os lados, criando uma rede de força interna. Essa força resultante é responsável pela tensão superficial.
Devido à tensão superficial, as gotas de líquido tendem a ter uma forma esférica, pois essa forma minimiza a área de superfície exposta ao ambiente.
Medida e unidades
A tensão superficial pode ser medida usando vários métodos, como o uso de um tensiômetro, que mede a força necessária para esticar ou quebrar um filme líquido.
A unidade de medida da tensão superficial é o newton por metro (N/m) ou o equivalente ao joule por metro quadrado (J/m²).
Fórmula de tensão superficial
A fórmula matemática para calcular a tensão superficial de um líquido é baseada na relação entre a força que atua na superfície do líquido e o perímetro da superfície. A fórmula é a seguinte:
T=F/L
Onde:
T representa a tensão superficial do líquido.
F é a força que age na superfície do líquido.
L é o perímetro da superfície do líquido.
A tensão superficial é expressa em unidades de força por unidade de comprimento, como newtons por metro (N/m) ou dyn/cm.
É importante notar que esta fórmula é uma representação básica e simplificada da tensão superficial. Em situações mais complexas ou com formas de superfície irregulares, equações mais complexas podem ser necessárias para calcular com precisão a tensão superficial.
Exemplos no dia a dia
Aqui estão alguns exemplos que ilustram a tensão superficial em diferentes situações da nossa vida diária e em fenômenos naturais:
Gotas de água: Quando uma gota de água se forma, ela tende a assumir uma forma esférica devido à tensão superficial. As moléculas de água na superfície da gota são atraídas umas pelas outras, criando um filme superficial que minimiza a área exposta ao ar.
Insetos na água: Alguns insetos, como sapateiros ou insetos aquáticos, podem andar na superfície da água sem afundar. Isso se deve à tensão superficial da água. As patas desses insetos mal rompem a superfície da água devido à força da tensão superficial, que lhes permite flutuar e se mover sobre ela.
Capilaridade nas plantas: Esta propriedade também desempenha um papel importante na ascensão da água através dos capilares das plantas. As moléculas de água aderem às paredes dos vasos e são atraídas umas pelas outras, criando uma força coesiva que permite que a água suba contra a gravidade através dos tecidos da planta.
Bolhas de sabão: Quando uma bolha de sabão é soprada, ela assume uma forma esférica devido à tensão superficial. A película de sabão na superfície da bolha é mantida esticada pelas forças coesivas entre as moléculas de sabão.
Formação de lágrima: A tensão superficial do fluido lacrimal em nossos olhos é responsável pela formação de lágrimas em gotas e não se espalhando por toda a superfície do olho. Essa propriedade mantém as lágrimas unidas até que sejam grandes e pesadas o suficiente para cair.
Experimento simples
Aqui está um experimento simples para demonstrar a tensão superficial da água usando materiais comuns:
Materiais necessários:
Um recipiente transparente (pode ser um copo ou uma xícara)
Água
um clipe de metal
Papel absorvente (por exemplo, um pedaço de papel de cozinha)
Passos a seguir:
Encha o recipiente com água até a borda.
Coloque o clipe de metal com cuidado na superfície da água. Observe como o clipe de papel flutua devido à tensão superficial da água.
Pegue um pedaço de papel absorvente e coloque-o na superfície da água, tocando no clipe.
Observe o que acontece: o papel absorvente ficará molhado instantaneamente enquanto o clipe ainda estiver flutuando. Isso ocorre porque a água é atraída para as fibras do papel absorvente, quebrando a tensão superficial e permitindo que a água penetre nele.
Esta experiência demonstra como a tensão superficial da água permite que objetos leves, como o clipe de papel, flutuem em sua superfície, e como a tensão superficial se rompe quando a água entra em contato com um material que pode absorvê-la, como o papel absorvente.
